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改性聚乙烯醇中空吹塑制品结构与性能的研究

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摘要

第一章前言

1.1引言

1.2高分子阻隔材料

1.3高分子材料的阻隔机理

1.3.1高分子材料特性对材料阻隔性的影响

1.3.2添加剂或填料对高分子材料阻隔性的影响

1.4制备阻隔性容器的研究进展

1.4.1共混

1.4.2多层共挤

1.4.3表面涂覆和表面化学处理

1.4.4添加无机纳米粒子

1.5 PVA阻隔容器

1.5.1 PVA发展历史

1.5.2 PVA结构性能特点

1.5.3 PVA在阻隔性方面的研究进展和应用

1.5.4 PVA阻隔性容器制备困难及解决办法

1.6本论文研究目的、意义和创新

第二章实验部分

2.1主要原料及试剂

2.2实验设备

2.3样品制备

2.3.1吹塑制品的制备

2.3.2吹塑制品热处理

2.3.3交联片材的制备

2.4测试与表征

2.4.1阻隔性测试

2.4.2含水率测试

2.4.3 DSC分析

2.4.4 FTIR测试

2.4.5接触角测试

2.4.6维卡软化点测试

2.4.7透明性测试

第三章通过分子复合实现PVA的吹塑成型

3.1改性PVA体系热塑加工机理

3.1.1改性剂与PVA间相互作用

3.1.2改性PVA的热性能

3.1.3 PVA熔融挤出吹塑成型

3.2小结

第四章改性PVA吹塑制品的结构与性能

4.1改性PVA吹塑制品汽油阻隔性能

4.1.1 Ac含量对改性PVA吹塑制品阻隔性能的影响

4.1.2水含量对改性PVA吹塑制品阻隔性能的影响

4.1.3不同高分子材料汽油阻隔性能比较

4.1.4改性PVA吹塑制品对不同溶剂的阻隔性能比较

4.2改性PVA吹塑制品其它性能

4.2.1 Ac含量的影响

4.2.2水含量的影响

4.2.3不同高分子材料耐热性比较

4.3热处理对改性PVA吹塑制品结构与性能的影响

4.3.1不同热处理温度下达到平衡水含量所需时间

4.3.2热处理对改性PVA吹塑制品阻隔性的影响

4.3.3热处理对改性PVA吹塑制品吸湿性的影响

4.3.4热处理对改性PVA吹塑制品透明性的影响

4.3.5热处理对改性PVA吹塑制品耐热性的影响

4.4交联对PVA吹塑制品结构与性能的影响

4.4.1交联剂的选择

4.4.2交联剂对改性PVA吹塑制品吸湿性的影响

4.4.3交联剂对改性PVA吹塑制品阻隔性的影响

4.4.4交联剂对改性PVA吹塑制品耐热性的影响

4.4.5小结

第五章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表和待发表学术论文、申请专利

致谢

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摘要

聚乙烯醇(PVA)是一种性能优良、用途广泛的聚合物,可从非石油路线制备,在目前石油资源日渐匮乏的形势下日显重要。PVA的多羟基强氢键以及高度规整的晶体结构使其具有许多优异性能,如强度高、耐热、耐腐蚀、优异的氧气和非极性溶剂阻隔性。但PVA熔点与分解温度接近,难以热塑加工。传统PVA成型加工均基于湿法,工序复杂,污染严重,且只能生产低维产品,如薄膜和纤维。如能实现PVA熔融挤出吹塑成型中空容器,将是PVA应用的重要突破,具有十分重要的科学意义和巨大的经济效益。 本文在分子复合实现PVA吹塑成膜和熔融纺丝工作基础上,针对挤出吹塑成型工艺特点,对改性PVA配比进行了调整,经熔融挤出吹塑成型,获得了表面光滑、透明的管坯和中空容器。研究了改性体系的氢键复合结构,改性体系中水的蒸发行为,改性剂对PVA热塑加工性能影响、改性PVA吹塑制品的结构与性能及热处理和交联的影响,为PVA吹塑成型奠定了理论和实践基础。 1.改性剂水和Ac与PVA羟基间形成的独特氢键复合,破坏PVA自身分子间氢键,抑制其结晶,使其熔点与分解温度完全分离,得到热塑加工窗口。成功实现了PVA的熔融挤出吹塑成型,获得表面光滑、透明的吹塑制品。 2.受.Ac和水分子复合和增塑的影响,改性PVA自由体积分数增大,结晶度下降,汽油小分子的扩散阻力变小,扩散路径变短,且Ac的加入还使改性PVA溶解度参数与汽油溶解度参数差值减少,汽油小分子更易透过。改性剂含量减少有助于PVA分子链间相互作用变强,分子链堆砌更紧密,耐热性增加,但对制品透明性影响不大。 3.热处理可缩短改性PVA吹塑制品达到平衡水含量的时间:当制品达到10%水含量时,进一步热处理可使制品结晶完善,结晶度增大,制品阻隔性、抗吸湿性和耐热性得到提高。然而在180℃和200℃处理制品时,PVA发生脱水醚化,颜色变深,透明度下降。 4.适度交联可降低改性PVA吹塑制品的吸湿性,提高其阻隔性和耐热性,且以2%浓度硼砂溶液处理60分钟效果最佳。

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